Spring AOP和事务的相关陷阱

• 1、前言
• 2、嵌套方法拦截失效
  • 2.1 问题场景
  • 2.2 解决方案
  • 2.3 原因分析
    • 2.3.1 原理
    • 2.3.2 源代码分析
• 3、Spring事务在多线程环境下失效
  • 3.1 问题场景
  • 3.2 解决方案
  • 3.3 原因分析
• 4、总结

1、前言

Spring AOP在使用过程中需要注意一些问题，也就是平时我们说的陷阱，这些陷阱的出现是由于Spring AOP的实现方式造成的。对于这些缺陷本人坚持的观点是：一是每一样技术都或多或少有它的局限性，很难称得上完美，只要掌握其实现原理，在使用时不要掉进陷阱就行，也就是进行规避；二是更进一步讲，我们应该接受这就是技术本身的特点，也说不上什么缺陷，它本身就在“那里”，只是我们要的结果是“这样”，而它表现的是“那样”，恰好不是我们想要的而已。

对于Spring AOP的陷阱，我总结了以下两个方面，现在分别进行介绍。

2、嵌套方法拦截失效

2.1 问题场景

通过例子来讲解这样更好，首先加上注解配置：

<!-- 启用注解式AOP -->
<aop:aspectj-autoproxy/>

然后定义一个切面，代码如下：

@Aspect
@Component
public class AnnotationAspectTest {
 
    @Pointcut("execution(* *.action(*))")
    public void action() {
    }
 
    @Pointcut("execution(* *.work(*))")
    public void work() {
    }
 
    @Pointcut("action() || work())")
    public void compositePointcut() {
    }
 
    //前置通知
    @Before("compositePointcut()")
    public void beforeAdvice() {
        System.out.println("before advice.................");
    }
 
    //后置通知
    @After("compositePointcut()")
    public void doAfter() {
        System.out.println("after advice..................");
    }
}

测试代码：

//定义接口
public interface IPersonService {
    String action(String msg);
 
    String work(String msg);
}
 
//编写实现类
@Service
public class PersonServiceImpl implements IPersonService {
 
    public String action(String msg) {
        System.out.println("FooService, method doing.");
 
        this.work(msg);                                           // *** 代码 1 ***
 
        return "[" + msg + "]";
    }
 
    @Override
    public String work(String msg) {
        System.out.println("work: * " + msg + " *");
        return "* " + msg + " *";
    }
}
 
//单元测试
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(locations = {"classpath:applicationContext.xml"})
public class FooServiceTest {
 
    @Autowired
    private IPersonService personService;
 
    @Test
    public void testAction() {
        personService.action("hello world.");
    }
}

测试结果：

说明嵌套在action方法内部的work方法没有被进行切面增强，它没有被“切中”。

2.2 解决方案

在实现类中，如果注释掉代码1，将代码1改为：

((IPersonService) AopContext.currentProxy()).work(msg);   // *** 代码 2 ***

并且在XML配置中加上expose-proxy="true"，变为：<aop:aspectj-autoproxy expose-proxy="true"/>

运行结果为：

嵌套在action方法内部的work方法被进行了切面增强，它被“切中”。

2.3 原因分析

2.3.1 原理

以上结果的出现与Spring AOP的实现原理息息相关，由于Spring AOP采用了动态代理实现AOP，在Spring容器中的bean（也就是目标对象）会被代理对象代替，代理对象里加入了我们需要的增强逻辑，当调用代理对象的方法时，目标对象的方法就会被拦截。而上文中问题出现的症结也就是在这里，为了进一步说明这个问题，用图片说明最好：

通过调用代理对象的action方法，在其内部会经过切面增强，然后方法被发射到目标对象，在目标对象上执行原有逻辑，如果在原有逻辑中嵌套调用了work方法，则此时work方法并没有被进行切面增强，因为此时它已经在目标对象内部。

而解决方案很好地说明了，将嵌套方法发射到代理对象，这样就完成了切面增强。

2.3.2 源代码分析

接下来我们简单看一下源代码，Spring AOP的代码逻辑相当清晰：

/**
 * Implementation of {@code InvocationHandler.invoke}.
 * <p>Callers will see exactly the exception thrown by the target,
 * unless a hook method throws an exception.
 */
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
      ... ...
 
      Object retVal;
 
      //*** 代码3 ***
      if (this.advised.exposeProxy) {
         // Make invocation available if necessary.
         oldProxy = AopContext.setCurrentProxy(proxy);
         setProxyContext = true;
      }
 
      ... ...
 
      // Get the interception chain for this method.
      List<Object> chain = this.advised.getInterceptorsAndDynamicInterceptionAdvice(method, targetClass);
 
      // Check whether we have any advice. If we don't, we can fallback on direct
      // reflective invocation of the target, and avoid creating a MethodInvocation.
      if (chain.isEmpty()) {
         // We can skip creating a MethodInvocation: just invoke the target directly
         // Note that the final invoker must be an InvokerInterceptor so we know it does
         // nothing but a reflective operation on the target, and no hot swapping or fancy proxying.
         retVal = AopUtils.invokeJoinpointUsingReflection(target, method, args);
      }
      else {
         // We need to create a method invocation...
         invocation = new ReflectiveMethodInvocation(proxy, target, method, args, targetClass, chain);
         // Proceed to the joinpoint through the interceptor chain.
         retVal = invocation.proceed();
      }
 
      ... ...
}

在代码3处，如果配置了exposeProxy开关，则会将代理对象暴露在当前线程中，以供其它需要的地方使用。那么是怎么暴露的呢？答案很简单，通过使用静态的全局ThreadLocal变量就解决了问题。

3、Spring事务在多线程环境下失效

3.1 问题场景

沿用上面的代码稍作修改，加上事务配置：

<!-- 数据库的事务管理器配置 -->
<bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
 <property name="dataSource" ref="meilvDataSource"/>
</bean>
<tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager"/>

代码如下所示：

@Service
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED, timeout = 10000000)
public class PersonServiceImpl implements IPersonService {
 
    @Autowired
    IUserDAO userDAO;
 
    @Override
    public String action(final String msg) {
 
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                (getThis()).work(msg);
            }
        }).start();
 
        UserDO userDO = new UserDO();
        userDO.setName("lanlan");
        userDAO.insert(userDO);
 
        return "[" + msg + "]";
    }
 
    @Override
    public String work(String msg) {
        System.out.println("work: * " + msg + " *");
        UserDO userDO = new UserDO();
        userDO.setName("yanyan");
        userDAO.insert(userDO);
 
        throw new RuntimeException();
    }
 
    private IPersonService getThis() {
        try {
            return (IPersonService) AopContext.currentProxy();
        } catch (IllegalStateException e) {
            return this;
        }
    }
}

结果：work方法中抛出异常，但是没有影响事务的回滚，说明事务在子线程中失效了。

3.2 解决方案

只需要将多线程中的方法提出来，或者作为另一个Service类中的方法即可。

@Service
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED, timeout = 10000000)
public class PersonServiceImpl implements IPersonService {
 
    @Autowired
    IUserDAO userDAO;
 
    @Override
    public String action(final String msg) {
 
       (getThis()).work(msg);
 
        UserDO userDO = new UserDO();
        userDO.setName("lanlan");
        userDAO.insert(userDO);
 
        return "[" + msg + "]";
    }
 
    @Override
    public String work(String msg) {
        System.out.println("work: * " + msg + " *");
        UserDO userDO = new UserDO();
        userDO.setName("yanyan");
        userDAO.insert(userDO);
 
        throw new RuntimeException();
    }
 
    private IPersonService getThis() {
        try {
            return (IPersonService) AopContext.currentProxy();
        } catch (IllegalStateException e) {
            return this;
        }
    }
}

上面只是一个简单的例子，用于进行问题说明。

a、如果去掉多线程，将方法放在同一个类里，Spring则会根据事务的传播配置参数，是否重新启用新的事务。

b、如果将方法独立出来放在新的类里，并且该方法也配置了事务，则会重新启用新的事务。

3.3 原因分析

Spring的事务处理为了与数据访问解耦，它提供了一套处理数据资源的机制，而这个机制与上文中的原理相差无几，也是采用的ThreadLocal的方式。

在编程中，Service实例都是单例的无状态的，事务管理则需要加入事务控制的相关状态变量，使得Service实例不再是无状态线程安全的，解决这个问题的方式就是使用ThreadLocal。

通过使用ThreadLocal将数据源绑定在当前线程上，在当前线程的事务中，从设定的地方去取连接就会是同一个数据库连接，这样操作事务就会在同一个连接上进行。

如下图所示：

但是，ThreadLocal的特性是，绑定在当前线程中的变量不会自动传递到其它线程中（当然，InheritableThreadLocal可以在父子线程中间传递变量值，但是这需要特殊的使用场景），所以当开启子线程时，子线程并没有父线程的数据库连接资源。

对于上文提到的陷阱：如果另外开启线程，那么在新线程中将获取不到父线程的连接，事务要么失效，要么重新开启一个新的。

源代码如下：

public abstract class DataSourceUtils {
 
   public static Connection getConnection(DataSource dataSource) throws CannotGetJdbcConnectionException {
      try {
         return doGetConnection(dataSource);
      }
      catch (SQLException ex) {
         throw new CannotGetJdbcConnectionException("Could not get JDBC Connection", ex);
      }
   }
 
   public static Connection doGetConnection(DataSource dataSource) throws SQLException {
       ConnectionHolder conHolder = (ConnectionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(dataSource);
       if (conHolder != null && (conHolder.hasConnection() || conHolder.isSynchronizedWithTransaction())) {
          conHolder.requested();
          if (!conHolder.hasConnection()) {
             logger.debug("Fetching resumed JDBC Connection from DataSource");
             conHolder.setConnection(dataSource.getConnection());
          }
          return conHolder.getConnection();
       }
 
       Connection con = dataSource.getConnection();
 
       ......
 
       return con;
    }
}
 
public abstract class TransactionSynchronizationManager {
 
   private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =
         new NamedThreadLocal<Map<Object, Object>>("Transactional resources");
 
   /**
    * Retrieve a resource for the given key that is bound to the current thread.
    * @param key the key to check (usually the resource factory)
    * @return a value bound to the current thread (usually the active
    * resource object), or {@code null} if none
    * @see ResourceTransactionManager#getResourceFactory()
    */
   public static Object getResource(Object key) {
      Object actualKey = TransactionSynchronizationUtils.unwrapResourceIfNecessary(key);
      Object value = doGetResource(actualKey);
      if (value != null && logger.isTraceEnabled()) {
         logger.trace("Retrieved value [" + value + "] for key [" + actualKey + "] bound to thread [" +
               Thread.currentThread().getName() + "]");
      }
      return value;
   }
 
   /**
    * Actually check the value of the resource that is bound for the given key.
    */
   private static Object doGetResource(Object actualKey) {
      Map<Object, Object> map = resources.get();
      if (map == null) {
         return null;
      }
      Object value = map.get(actualKey);
      // Transparently remove ResourceHolder that was marked as void...
      if (value instanceof ResourceHolder && ((ResourceHolder) value).isVoid()) {
         map.remove(actualKey);
         // Remove entire ThreadLocal if empty...
         if (map.isEmpty()) {
            resources.remove();
         }
         value = null;
      }
      return value;
   }
}

4、总结

本文总结了Spring AOP和事务的两个陷阱，在平时的实际开发中经常与遇到，只有深入了解了其中的原理，才会在工作中能够有效应对。